Nandflash中的ECC原理及实现


 

  下载LOFTER 我的照片书  |

ECC的全称是Error Checking and Correction,是一种用于Nand的差错检测和修正算法。如果操作时序和电路稳定性不存在问题的话,NAND Flash出错的时候一般不会造成整个Block或是Page不能读取或是全部出错,而是整个Page(例如512Bytes)中只有一个或几个bit出错。ECC能纠正1个比特错误和检测2个比特错误,而且计算速度很快,但对1比特以上的错误无法纠正,对2比特以上的错误不保证能检测。
校验码生成算法:ECC校验每次对256字节的数据进行操作,包含列校验和行校验。对每个待校验的Bit位求异或,若结果为0,则表明含有偶数个1;若结果为1,则表明含有奇数个1。列校验规则如表1所示。256字节数据形成256行、8列的矩阵,矩阵每个元素表示一个Bit位。
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>
其中CP0 ~ CP5 为六个Bit位,表示Column Parity(列极性),
CP0为第0、2、4、6列的极性,CP1为第1、3、5、7列的极性,
CP2为第0、1、4、5列的极性,CP3为第2、3、6、7列的极性,
CP4为第0、1、2、3列的极性,CP5为第4、5、6、7列的极性。
用公式表示就是:CP0=Bit0^Bit2^Bit4^Bit6, 表示第0列内部256个Bit位异或之后再跟第2列256个Bit位异或,再跟第4列、第6列的每个Bit位异或,这样,CP0其实是256*4=1024个Bit位异或的结果。CP1 ~ CP5 依此类推。
行校验如下图所示
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>
其中RP0 ~ RP15 为十六个Bit位,表示Row Parity(行极性),
RP0为第0、2、4、6、….252、254 个字节的极性
RP1-----1、3、5、7……253、255
RP2----0、1、4、5、8、9…..252、253 (处理2个Byte,跳过2个Byte)
RP3---- 2、3、6、7、10、11…..254、255 (跳过2个Byte,处理2个Byte)
RP4---- 处理4个Byte,跳过4个Byte;
RP5---- 跳过4个Byte,处理4个Byte;
RP6---- 处理8个Byte,跳过8个Byte
RP7---- 跳过8个Byte,处理8个Byte;
RP8---- 处理16个Byte,跳过16个Byte
RP9---- 跳过16个Byte,处理16个Byte;
RP10----处理32个Byte,跳过32个Byte
RP11----跳过32个Byte,处理32个Byte;
RP12----处理64个Byte,跳过64个Byte
RP13----跳过64个Byte,处理64个Byte;
RP14----处理128个Byte,跳过128个Byte
RP15----跳过128个Byte,处理128个Byte;

可见,RP0 ~ RP15 每个Bit位都是128个字节(也就是128行)即128*8=1024个Bit位求异或的结果。
综上所述,对256字节的数据共生成了6个Bit的列校验结果,16个Bit的行校验结果,共22个Bit。在Nand中使用3个字节存放校验结果,多余的两个Bit位置1。存放次序如下表所示:
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>
以K9F1208为例,每个Page页包含512字节的数据区和16字节的OOB区。前256字节数据生成3字节ECC校验码,后256字节数据生成3字节ECC校验码,共6字节ECC校验码存放在OOB区中,存放的位置为OOB区的第0、1、2和3、6、7字节。

校验码生成算法的C语言实现
在Linux内核中ECC校验算法所在的文件为drivers/mtd/nand/nand_ecc.c,其实现有新、旧两种,在2.6.27及更早的内核中使用的程序,从2.6.28开始已经不再使用,而换成了效率更高的程序。可以在Documentation/mtd/nand_ecc.txt 文件中找到对新程序的详细介绍。
首先分析一下2.6.27内核中的ECC实现,源代码见:
http://lxr.linux.no/linux+v2.6.27/drivers/mtd/nand/nand_ecc.c
43/*
44
* Pre-calculated 256-way 1 byte column parity
45
*/
46static const
u_char
nand_ecc_precalc_table[] = {
47 0x00, 0x55, 0x56, 0x03, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x03, 0x56, 0x55, 0x00,
48 0x65, 0x30, 0x33, 0x66, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x66, 0x33, 0x30, 0x65,
49 0x66, 0x33, 0x30, 0x65, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x65, 0x30, 0x33, 0x66,
50 0x03, 0x56, 0x55, 0x00, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x00, 0x55, 0x56, 0x03,
51 0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69,
52 0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c,
53 0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f,
54 0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a,
55 0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a,
56 0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f,
57 0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c,
58 0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69,
59 0x03, 0x56, 0x55, 0x00, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x00, 0x55, 0x56, 0x03,
60 0x66, 0x33, 0x30, 0x65, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x65, 0x30, 0x33, 0x66,
61 0x65, 0x30, 0x33, 0x66, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x66, 0x33, 0x30, 0x65,
62
0x00, 0x55, 0x56, 0x03, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x03, 0x56, 0x55, 0x00
63};
为了加快计算速度,程序中使用了一个预先计算好的列极性表。这个表中每一个元素都是unsigned char类型,表示8位二进制数。
表中8位二进制数每位的含义:
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>
这个表的意思是:对0~255这256个数,计算并存储每个数的列校验值和行校验值,以数作数组下标。比如 nand_ecc_precalc_table[ 13 ] 存储13的列校验值和行校验值,13的二进制表示为 00001101, 其CP0 = Bit0^Bit2^Bit4^Bit6 = 0;
CP1 = Bit1^Bit3^Bit5^Bit7 = 1;
CP2 = Bit0^Bit1^Bit4^Bit5 = 1;
CP3 = Bit2^Bit3^Bit6^Bit7 = 0;
CP4 = Bit0^Bit1^Bit2^Bit3 = 1;
CP5 = Bit4^Bit5^Bit6^Bit7 = 0;
其行极性RP = Bit0^Bit1^Bit2^Bit3^Bit4^Bit5^Bit6^Bit7 = 1;
则nand_ecc_precalc_table[ 13 ] 处存储的值应该是 0101 0110,即0x56.
注意,数组nand_ecc_precalc_table的下标其实是我们要校验的一个字节数据。
(这句话最重要,立刻明白了怎么回事,网上其它人写的ECC算法都是来回抄,好多都抄错了,弄得我不知所云,晕头转向。)
理解了这个表的含义,也就很容易写个程序生成这个表了。程序见附件中的 MakeEccTable.c文件。
有了这个表,对单字节数据dat,可以直接查表 nand_ecc_precalc_table[ dat ] 得到 dat的行校验值和列校验值。 但是ECC实际要校验的是256字节的数据,需要进行256次查表,对得到的256个查表结果进行按位异或,最终结果的 Bit0 ~ Bit5 即是256字节数据的 CP0 ~ CP5.
/* Build up column parity */
81 for(i= 0;i< 256;i++) {
82/* Get CP0 - CP5 from table */
83
idx=nand_ecc_precalc_table[*dat++];
84
reg1^= (idx& 0x3f);
85
86 //这里省略了一些,后面会介绍
91 }

Reg1
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>

在这里,计算列极性的过程其实是先在一个字节数据的内部计算CP0 ~ CP5, 每个字节都计算完后再与其它字节的计算结果求异或。而表1中是先对一列Bit0求异或,再去异或一列Bit2。 这两种只是计算顺序不同,结果是一致的。 因为异或运算的顺序是可交换的。
行极性的计算要复杂一些。
nand_ecc_precalc_table[] 表中的 Bit6 已经保存了每个单字节数的行极性值。对于待校验的256字节数据,分别查表,如果其行极性为1,则记录该数据所在的行索引(也就是for循环的i值),这里的行索引是很重要的,因为RP0 ~ RP15 的计算都是跟行索引紧密相关的,如RP0只计算偶数行,RP1只计算奇数行,等等。
/* Build up column parity */
81 for(i
= 0;
i
< 256;
i++) {
82
/* Get CP0 - CP5 from table */
83
idx
=
nand_ecc_precalc_table[*dat++];
84
reg1
^= (idx
& 0x3f);
85
86
/* All bit XOR = 1 ? */
87 if (idx
& 0x40) {
88
reg3
^= (uint8_t)
i;
89
reg2
^= ~((uint8_t)
i);
90 }
91 }
这里的关键是理解第88和89行。Reg3和reg2都是unsigned char 型的变量,并都初始化为零。
行索引(也就是for循环里的i)的取值范围为0~255,根据表2可以得出以下规律:
RP0只计算行索引的Bit0为0的行,RP1只计算行索引的Bit0为1的行;
RP2只计算行索引的Bit1为0的行,RP3只计算行索引的Bit1为1的行;
RP4只计算行索引的Bit2为0的行,RP5只计算行索引的Bit2为1的行;
RP6只计算行索引的Bit3为0的行,RP7只计算行索引的Bit3为1的行;
RP8只计算行索引的Bit4为0的行,RP9只计算行索引的Bit4为1的行;
RP10只计算行索引的Bit5为0的行,RP11只计算行索引的Bit5为1的行;
RP12只计算行索引的Bit6为0的行,RP13只计算行索引的Bit6为1的行;
RP14只计算行索引的Bit7为0的行,RP15只计算行索引的Bit7为1的行;
已经知道,异或运算的作用是判断比特位为1的个数,跟比特位为0的个数没有关系。如果有偶数个1则异或的结果为0,如果有奇数个1则异或的结果为1。
那么,程序第88行,对所有行校验为1的行索引按位异或运算,作用便是:
判断在所有行校验为1的行中,
属于RP1计算范围内的行有多少个------由reg3的Bit 0指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP3计算范围内的行有多少个------由reg3的Bit 1指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP5计算范围内的行有多少个------由reg3的Bit 2指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP7计算范围内的行有多少个------由reg3的Bit 3指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP9计算范围内的行有多少个------由reg3的Bit 4指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP11计算范围内的行有多少个------由reg3的Bit 5指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP13计算范围内的行有多少个------由reg3的Bit 6指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP15计算范围内的行有多少个------由reg3的Bit 7指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
所以,reg3每个Bit位的作用如下表所示:
Reg3
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>
第89行,对所有行校验为1的行索引按位取反之后,再按位异或,作用就是判断比特位为0的个数。比如reg2的Bit0为0表示:所有行校验为1的行中,行索引的Bit0为0的行有偶数个,也就是落在RP0计算范围内的行有偶数个。所以得到结论:
在所有行校验为1的行中,
属于RP0计算范围内的行有多少个------由reg2的Bit 0指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP2计算范围内的行有多少个------由reg2的Bit 1指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP4计算范围内的行有多少个------由reg2的Bit 2指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP6计算范围内的行有多少个------由reg2的Bit 3指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP8计算范围内的行有多少个------由reg2的Bit 4指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP10计算范围内的行有多少个------由reg2的Bit 5指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP12计算范围内的行有多少个------由reg2的Bit 6指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
属于RP14计算范围内的行有多少个------由reg2的Bit 7指示,0表示有偶数个,1表示有奇数个;
所以,reg2每个Bit位的作用如下表所示:

Reg2
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>
至此,只用了一个查找表和一个for循环,就把所有的校验位CP0 ~ CP5 和RP0 ~ RP15全都计算出来了。下面的任务只是按照表3的格式,把这些比特位重新排列一下顺序而已。
从reg2和reg3中抽取出 RP8~RP15放在tmp1中,抽取出RP0~RP7放在tmp2中,
Reg1左移两位,低两位置1,
然后把tmp2, tmp1, reg1 放在 ECC码的三个字节中。
程序中还有CONFIG_MTD_NAND_ECC_SMC, 又进行了一次取反操作,暂时还不知为何。
ECC纠错算法
当往NAND Flash的page中写入数据的时候,每256字节我们生成一个ECC校验和,称之为原ECC校验和,保存到PAGE的OOB(out-of-band)数据区中。当从NAND Flash中读取数据的时候,每256字节我们生成一个ECC校验和,称之为新ECC校验和。
将从OOB区中读出的原ECC校验和新ECC校验和按位异或,若结果为0,则表示不存在错(或是出现了 ECC无法检测的错误);若3个字节异或结果中存在11个比特位为1,表示存在一个比特错误,且可纠正;若3个字节异或结果中只存在1个比特位为1,表示 OOB区出错;其他情况均表示出现了无法纠正的错误。
假设ecc_code_raw[3] 保存原始的ECC校验码,ecc_code_new[3] 保存新计算出的ECC校验码,其格式如下表所示:
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>
对ecc_code_raw[3] 和 ecc_code_new[3] 按位异或,得到的结果三个字节分别保存在s0,s1,s2中,如果s0s1s2中共有11个Bit位为1,则表示出现了一个比特位错误,可以修正。定位出错的比特位的方法是,先确定行地址(即哪个字节出错),再确定列地址(即该字节中的哪一个Bit位出错)。
确定行地址的方法是,设行地址为unsigned char byteoffs,抽取s1中的Bit7,Bit5,Bit3,Bit1,作为 byteoffs的高四位, 抽取s0中的Bit7,Bit5,Bit3,Bit1 作为byteoffs的低四位, 则byteoffs的值就表示出错字节的行地址(范围为0 ~ 255)。
确定列地址的方法是:抽取s2中的Bit7,Bit5,Bit3 作为 bitnum 的低三位,bitnum其余位置0,则bitnum的表示出错Bit位的列地址 (范围为0 ~ 7)。
下面以一个简单的例子探索一下这其中的奥妙。
假设待校验的数据为两个字节,0x45(二进制为0100 0101)和0x38(二进制为0011 1000),其行列校验码如下表所示:
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>
从表中可以计算出CP5 ~ CP0的值,列在下表的第一行(原始数据)。假设现在有一个数据位发生变化,0x38变为0x3A,也就是Byte
1的Bit 1由0变成了1,计算得到新的CP5 ~ CP0值放在下表第2行(变化后数据)。新旧校验码求异或的结果放在下表第三行。
可见,当 Bit
1发生变化时,列校验值中只有CP1,CP2,CP4发生了变化,而CP0,CP3,CP5没变化,也就是说6个Bit校验码有一半发生变化,则求异或的结果中有一半为1。同理,行校验求异或的结果也有一半为1。这就是为什么前面说256字节数据中的一个Bit位发生变化时,新旧22Bit校验码求异或的结果中会有11个Bit 位为1。
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>
再来看怎么定位出错的Bit位。以列地址为例,若CP5发生变化(异或后的CP5=1),则出错处肯定在 Bit 4 ~ Bit 7中;若CP5无变化(异或后的CP5=0),则出错处在 Bit 0 ~ Bit 3 中,这样就筛选掉了一半的Bit位。剩下的4个Bit位中,再看CP3是否发生变化,又选出2个Bit位。剩下的2Bit位中再看CP1是否发生变化,则最终可定位1个出错的Bit位。下面的树形结构更清晰地展示了这个判决过程:
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" border=0>
图表 1 出错Bit列地址定位的判决树
注意:图中的CP指的是求异或之后的结果中的CP
为什么只用CP4,CP2,CP0呢?其实这里面包含冗余信息,因为CP5=1则必有CP4=0,CP5=0则必有CP4=1,也就是CP5跟CP4一定相反,同理,CP3跟CP2一定相反,CP1跟CP0一定相反。所以只需要用一半就行了。
这样,我们从异或结果中抽取出CP5,CP3,CP1位,便可定位出错Bit位的列地址。比如上面的例子中CP5/CP3/CP1 = 001,表示Bit 1出错。
同理,行校验RP1发生变化,抽取RP1,可知Byte 1发生变化。这样定位出Byte 1的Bit 0出错。
当数据位256字节时,行校验使用RP0 ~ RP15,抽取异或结果的RP15,RP13,RP11,RP9,RP7,RP5,RP3,RP1位便可定位出哪个Byte出错,再用CP5,CP3,CP1定位哪个Bit出错

NAND FLASH ECC校验原理与实现

作者:龙林 EMAIL:[email protected] WEB:www.dragon-2008.com

ECC简介
  由于NAND Flash的工艺不能保证NAND的Memory Array在其生命周期中保持性能的可靠,因此,在NAND的生产中及使用过程中会产生坏块。为了检测数据的可靠性,在应用NAND Flash的系统中一般都会采用一定的坏区管理策略,而管理坏区的前提是能比较可靠的进行坏区检测。
  如果操作时序和电路稳定性不存在问题的话,NAND Flash出错的时候一般不会造成整个Block或是Page不能读取或是全部出错,而是整个Page(例如512Bytes)中只有一个或几个bit出错。
  对数据的校验常用的有奇偶校验、CRC校验等,而在NAND Flash处理中,一般使用一种比较专用的校验——ECC。ECC能纠正单比特错误和检测双比特错误,而且计算速度很快,但对1比特以上的错误无法纠正,对2比特以上的错误不保证能检测。

ECC原理
  ECC一般每256字节原始数据生成3字节ECC校验数据,这三字节共24比特分成两部分:6比特的列校验和16比特的行校验,多余的两个比特置1,如下图所示:

  
  ECC的列校验和生成规则如下图所示:


  用数学表达式表示为:
    P4=D7(+)D6(+)D5(+)D4  P4`=D3(+)D2(+)D1(+)D0
    P2=D7(+)D6(+)D3(+)D2  P2`=D5(+)D4(+)D1(+)D0
    P1=D7(+)D5(+)D3(+)D1  P1`=D6(+)D4(+)D2(+)D0
  这里(+)表示“位异或”操作
  
  ECC的行校验和生成规则如下图所示:

  用数学表达式表示为:
    P8 = bit7(+)bit6(+)bit5(+)bit4(+)bit3(+)bit2(+)bit1(+)bit0(+)P8
    ……………………………………………………………………………………
  这里(+)同样表示“位异或”操作
 
  当往NAND Flash的page中写入数据的时候,每256字节我们生成一个ECC校验和,称之为原ECC校验和,保存到PAGE的OOB(out-of-band)数据区中。
  当从NAND Flash中读取数据的时候,每256字节我们生成一个ECC校验和,称之为新ECC校验和。
  校验的时候,根据上述ECC生成原理不难推断:将从OOB区中读出的原ECC校验和新ECC校验和按位异或,若结果为0,则表示不存在错(或是出现了ECC无法检测的错误);若3个字节异或结果中存在11个比特位为1,表示存在一个比特错误,且可纠正;若3个字节异或结果中只存在1个比特位为1,表示OOB区出错;其他情况均表示出现了无法纠正的错误。

ECC算法的实现
  static const u_char nand_ecc_precalc_table[] =
  {
    0x00, 0x55, 0x56, 0x03, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x03, 0x56, 0x55, 0x00,
    0x65, 0x30, 0x33, 0x66, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x66, 0x33, 0x30, 0x65,
    0x66, 0x33, 0x30, 0x65, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x65, 0x30, 0x33, 0x66,
    0x03, 0x56, 0x55, 0x00, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x00, 0x55, 0x56, 0x03,
    0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69,
    0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c,
    0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f,
    0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a,
    0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a,
    0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f,
    0x0c, 0x59, 0x5a, 0x0f, 0x55, 0x00, 0x03, 0x56, 0x56, 0x03, 0x00, 0x55, 0x0f, 0x5a, 0x59, 0x0c,
    0x69, 0x3c, 0x3f, 0x6a, 0x30, 0x65, 0x66, 0x33, 0x33, 0x66, 0x65, 0x30, 0x6a, 0x3f, 0x3c, 0x69,
    0x03, 0x56, 0x55, 0x00, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x00, 0x55, 0x56, 0x03,
    0x66, 0x33, 0x30, 0x65, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x65, 0x30, 0x33, 0x66,
    0x65, 0x30, 0x33, 0x66, 0x3c, 0x69, 0x6a, 0x3f, 0x3f, 0x6a, 0x69, 0x3c, 0x66, 0x33, 0x30, 0x65,
    0x00, 0x55, 0x56, 0x03, 0x59, 0x0c, 0x0f, 0x5a, 0x5a, 0x0f, 0x0c, 0x59, 0x03, 0x56, 0x55, 0x00
  };

  // Creates non-inverted ECC code from line parity
  static void nand_trans_result(u_char reg2, u_char reg3,u_char *ecc_code)
  {
    u_char a, b, i, tmp1, tmp2;

    /* Initialize variables */
    a = b = 0x80;
    tmp1 = tmp2 = 0;

    /* Calculate first ECC byte */
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
      if (reg3 & a)    /* LP15,13,11,9 --> ecc_code[0] */
        tmp1 |= b;
      b >>= 1;
      if (reg2 & a)    /* LP14,12,10,8 --> ecc_code[0] */
        tmp1 |= b;
      b >>= 1;
      a >>= 1;
    }

    /* Calculate second ECC byte */
    b = 0x80;
    for (i = 0; i < 4; i++)
    {
      if (reg3 & a)    /* LP7,5,3,1 --> ecc_code[1] */
        tmp2 |= b;
      b >>= 1;
      if (reg2 & a)    /* LP6,4,2,0 --> ecc_code[1] */
        tmp2 |= b;
      b >>= 1;
      a >>= 1;
    }

    /* Store two of the ECC bytes */
    ecc_code[0] = tmp1;
    ecc_code[1] = tmp2;
  }

  // Calculate 3 byte ECC code for 256 byte block
  void nand_calculate_ecc (const u_char *dat, u_char *ecc_code)
  {
    u_char idx, reg1, reg2, reg3;
    int j;

    /* Initialize variables */
    reg1 = reg2 = reg3 = 0;
    ecc_code[0] = ecc_code[1] = ecc_code[2] = 0;

    /* Build up column parity */
    for(j = 0; j < 256; j++)
    {

      /* Get CP0 - CP5 from table */
      idx = nand_ecc_precalc_table[dat[j]];
      reg1 ^= (idx & 0x3f);

      /* All bit XOR = 1 ? */
      if (idx & 0x40) {
        reg3 ^= (u_char) j;
        reg2 ^= ~((u_char) j);
      }
    }

    /* Create non-inverted ECC code from line parity */
    nand_trans_result(reg2, reg3, ecc_code);

    /* Calculate final ECC code */
    ecc_code[0] = ~ecc_code[0];
    ecc_code[1] = ~ecc_code[1];
    ecc_code[2] = ((~reg1) << 2) | 0x03;
  }

  // Detect and correct a 1 bit error for 256 byte block
  int nand_correct_data (u_char *dat, u_char *read_ecc, u_char *calc_ecc)
  {
    u_char a, b, c, d1, d2, d3, add, bit, i;

    /* Do error detection */
    d1 = calc_ecc[0] ^ read_ecc[0];
    d2 = calc_ecc[1] ^ read_ecc[1];
    d3 = calc_ecc[2] ^ read_ecc[2];

    if ((d1 | d2 | d3) == 0)
    {
      /* No errors */
      return 0;
    }
    else
    {
      a = (d1 ^ (d1 >> 1)) & 0x55;
      b = (d2 ^ (d2 >> 1)) & 0x55;
      c = (d3 ^ (d3 >> 1)) & 0x54;

      /* Found and will correct single bit error in the data */
      if ((a == 0x55) && (b == 0x55) && (c == 0x54))
      {
        c = 0x80;
        add = 0;
        a = 0x80;
        for (i=0; i<4; i++)
        {
          if (d1 & c)
            add |= a;
          c >>= 2;
          a >>= 1;
        }
        c = 0x80;
        for (i=0; i<4; i++)
        {
          if (d2 & c)
            add |= a;
          c >>= 2;
          a >>= 1;
        }
        bit = 0;
        b = 0x04;
        c = 0x80;
        for (i=0; i<3; i++)
        {
          if (d3 & c)
            bit |= b;
          c >>= 2;
          b >>= 1;
        }
        b = 0x01;
        a = dat[add];
        a ^= (b << bit);
        dat[add] = a;
        return 1;
      }
      else
      {
        i = 0;
        while (d1)
        {
          if (d1 & 0x01)
            ++i;
          d1 >>= 1;
        }
        while (d2)
        {
          if (d2 & 0x01)
            ++i;
          d2 >>= 1;
        }
        while (d3)
        {
          if (d3 & 0x01)
            ++i;
          d3 >>= 1;
        }
        if (i == 1)
        {
          /* ECC Code Error Correction */
          read_ecc[0] = calc_ecc[0];
          read_ecc[1] = calc_ecc[1];
          read_ecc[2] = calc_ecc[2];
          return 2;
        }
        else
        {
          /* Uncorrectable Error */
          return -1;
        }
      }
    }

    /* Should never happen */
    return -1;
  }


你可能感兴趣的:(存储)